中子星磁热演化的三维建模：方法与测试用例

中子星在其固态外壳内拥有极强的磁场。该场的拓扑结构强烈影响表面温度分布，从而影响恒星的观测性质。在本工作中，我们展示了利用伪谱代码 Parody 得到的、考虑中微子辐射的孤立中子星壳层磁热耦合演化的首个三维真实模拟。我们研究了长期演化，尤其与 Hall 阶段中不稳定性 onset 相关者，以及局域能量注入事件后的短期演化。模拟表明，若初始环向场超过约 $10^{15}$ G，则在约一个 Hall 时间内会发展出电阻撕裂不稳定性。这导致壳层破裂，原因是巨大的磁应力与耗散产生的局域温度增强相耦合。壳层中的局域热沉积导致星表出现热斑，可呈现多种图样。由于输运性质受磁场强烈影响，热区在冷却时倾向于沿磁力线漂移并发生形变。我们的模拟所得形状令人联想到最近从毫秒脉冲星 PSR J0030+0451 的 NICER X 射线观测中推导出的那些形状。